Sistema bioeletroquímico para remoção de corante tetra-azo em solução aquosa usando eletrodos de grafite

Abstract

O desempenho de sistema eletroquímico (biótico e abiótico) para remoção do corante têxtil tetra-azo preto DB22 foi avaliado neste trabalho. Os ensaios foram realizados em célula eletroquímica de câmara dupla (ânodo e cátodo), separadas por membrana Nafion® 117, com volume útil de 280 mL em cada câmara, divididos em duas fases: Fase I (FI) realizada com os valores de potencial iguais a -1,6; -1,3 e -1,0 V, aplicados individualmente, para ambos os processos biótico e abiótico; e Fase II (FII) em que a corrente elétrica foi variada em -0,1; -0,2; -0,5; -2,0 e -5,0 mA, realizada apenas para a condição bioeletroquímica de bioânodo e biocátodo.. Ambos os eletrodos (ânodo e cátodo) foram confeccionados em placas de grafite. Glicose usada como doador de elétrons no ânodo e o corante DB22 foi adicionado ao cátodo, como aceptor de elétrons. Em FI duas soluções tampão foram testadas (1,5 e 50 mM de solução tampão fosfato). Os resultados de FI indicaram melhor eficiência do tratamento bioeletroquímico em comparação ao sistema eletroquímico. No biocátodo a eficiência média de descoloração com a solução tampão de 50mM, foi igual a 82%, para o potencial -1,3 V e 81%, para o potencial -1,0 V, valores 1,4 e 2,4 vezes maiores que os obtidos para o cátodo abiótico. A remoção de DQO também foi mais eficiente quando microrganismos foram adicionados ao compartimento anódico, sendo os valores correspondes para o bioânodo iguais a 83 e 84%, que foram 2,1 e 2,3 vezes maiores que os obtidos para ânodo abiótico. O uso do potencial em -1,6V resultou em eficiências negativas de remoção, em decorrência de provável lise celular causada pela variação de pH (de 7 para 1,6). Menores valores de carga (Q), que representam o consumo de energia elétrica, e maiores velocidades de descoloração (52% e 76% maior, -1,3 V e -1,0 V, respectivamente, ba-bc em relação a a-c) também foram observadas no sistema bioeletroquímico (bioânodo e biocátodo). Em FII, os melhores resultados foram obtidos com os menores valores de corrente aplicados (-0,1 mA, -0,2 mA e -0,5 mA), com eficiências de descoloração que variaram entre 71% e 80%. Verificou-se ainda que a presença de microrganismos altera o percurso dos elétrons, favorecendo a remoção de cor no cátodo e auxiliando a transferência de elétrons, resultantes da oxidação da matéria orgânica no ânodo. Na condição -0,1 mA, com carga aplicada 28 vezes menor do que em FI com potencial em -1,0 V e solução tampão 50 mM (ba-bc), o desempenho foi superior, apresentando eficiências 2,2, 1,9 e 3,6 vezes maior em relação a descoloração, remoção de DQO (ânodo) e velocidade, indicando superioridade do sistema bioeletroquímico, inclusive do ponto de vista energético.